JP4590764B2

JP4590764B2 - ガスセンサ及びその製造方法

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Publication number: JP4590764B2
Application number: JP2001093953A
Authority: JP
Inventors: 真紀子杉浦; 弘幸和戸; 幸裕竹内; 隆雄岩城
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2021-03-28
Also published as: JP2002286673A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検ガスを感応膜の物性値変化で検出するガスセンサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスセンサは特定ガス（水素や二酸化炭素等）を感知するセンサであり、特定ガスにより物性値が変化する感応膜を用いている。そして、物性値としての抵抗、質量、誘電率等が変化することで特定ガスの検出を行う。ガスセンサの備えるべき特徴としては、高い感度、優れた選択性、速い応答速度、高い信頼性等を挙げることができ、他には製造が容易なことや小型であること及び消費電力が小さいこと等も挙げられる。
【０００３】
一般に、ガスセンサの感度やガスの選択性は感応膜の温度に大きく依存しているため、感応膜付近にヒータ層を設けて特定温度（３００℃〜５００℃）まで加熱している。このヒータ層を設けたガスセンサとしては、例えば、特開平１１−２０１９２９号公報に開示されているものがある。図３０は、このガスセンサの概略断面図である。
【０００４】
図３０に示すように、Ｓｉ等の基板Ｊ１の上に第１の電気絶縁層Ｊ２が形成されており、第１の電気絶縁層Ｊ２上にヒータ層Ｊ３が形成されている。そして、ヒータ層Ｊ３上に第２の電気絶縁層Ｊ４が形成され、第２の電気絶縁層Ｊ４上には、ヒータ層Ｊ３と電気的に接続されたヒータ層用電極層Ｊ５及び温度センサＪ６が形成されている。
【０００５】
更にその上に第３の電気絶縁層Ｊ７が形成され、第３の電気絶縁層Ｊ７上に検出電極Ｊ８が形成され、検出電極Ｊ８の上に感応膜Ｊ９が形成されている。従って、感応膜Ｊ９の下に検出電極Ｊ８が配置され、更に第２及び第３の電気絶縁層Ｊ４、Ｊ７を介して温度センサＪ６とヒータ層Ｊ３が配置されている。
【０００６】
このガスセンサでは、ヒータ層Ｊ３上に温度センサＪ６を設けてフィードバック制御することで感応膜Ｊ９の温度を均一にしている。そして、所定の温度における感応膜Ｊ９の物性値変化を検出電極Ｊ８により検出して、雰囲気のガス種やガス濃度を測定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この様な構成のガスセンサでは、少ない電力で感応膜Ｊ９の温度を高くするために感応膜Ｊ９のできる限り近くにヒータ層Ｊ３を配置しようとして、第２及び第３の電気絶縁層Ｊ４、Ｊ７を薄くしている。そのため、ヒータ層Ｊ３や温度センサＪ６のパターンによる凹凸が第２及び第３の電気絶縁層Ｊ４、Ｊ７上にも凹凸として現われてしまう。その結果、凹凸が形成された面に感応膜Ｊ９を形成することになる。
【０００８】
そこで、特開平１１−２０１９２９号公報に記載の技術では、バイアススパッタを用いて第３の電気絶縁層Ｊ７を平らに形成する手法を用いているが、検出電極Ｊ８の凸凹だけは感応膜Ｊ９を形成する面に残ってしまう。
【０００９】
この様なガスセンサでは感応膜Ｊ９を薄膜で形成するため、感応膜Ｊ９を凸凹が形成されている面に形成すると感応膜Ｊ９が破断するという問題がある。また、感応膜Ｊ９がすぐには破断しなくても、この様に凹凸が形成されている面に感応膜Ｊ９が形成されたガスセンサを長期に渡って使用すると、感応膜Ｊ９の下に配置されたヒータ層Ｊ３の熱膨張によって感応膜Ｊ９の表面に亀裂が入る恐れがあり長期信頼性に欠けるという問題がある。
【００１０】
また、感応膜Ｊ９の下に検出電極Ｊ８やヒータ層Ｊ３を設けると、検出電極Ｊ８やヒータ層Ｊ３の間に電気絶縁層を設けなければならない等、多数の層を形成するために工程数が多くなるという問題もある。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、信頼性を向上させることができるガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。また、製造工程数を低減することができるガスセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【００４６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（１）の上にヒータ層（３）を形成するヒータ層形成工程と、ヒータ層及び基板の上に第１の電気絶縁層（４）を形成する第１の電気絶縁層形成工程と、第１の電気絶縁層の上に検出電極（６ａ、６ｂ）を形成する検出電極形成工程と、検出電極を覆うように第１の電気絶縁層の上に第２の電気絶縁層（９ａ）を形成する第２の電気絶縁層形成工程と、第２の電気絶縁層を検出電極の表面が表出するまで薄肉化して平坦化する平坦化工程と、表出した検出電極を覆うように、平坦化した第２の電気絶縁層の上に被検ガスに反応して物性値が変化する感応膜（５）を形成し、検出電極と感応膜とを電気的に接続する感応膜形成工程とを備えることを特徴としている。
【００４７】
これにより、感応膜の物性値変化を検出する検出電極を感応膜の下に設けて、検出電極の周囲に平坦化電気絶縁層を充填した形となるため、検出電極による凹凸を低減し、平坦化された面上に感応膜を形成することができる。従って、感応膜の破断を抑制することができ、信頼性を向上させることができるガスセンサを適切に製造することができる。
【００５３】
また、請求項２に記載の発明の様に、請求項１の発明において、基板とヒータ層との間に支持膜（２）を形成する工程と、基板における感応膜形成面とは反対側の面に、感応膜の下方に相当する部位に開口部（１１ａ）を有するマスク（１１）を形成するマスク形成工程と、基板をマスクを介してエッチングすることにより、開口部に対応した領域に空洞部（８）を形成する空洞部形成工程とを備えるようにしてもよい。
【００５５】
この場合、請求項３に記載の発明では、マスク形成工程において、開口部のうち所望の部位（１１ｂ）がマスクされた形状のマスクを形成し、空洞部形成工程において、基板をマスクを介してエッチングすることにより空洞部を形成すると共に空洞部の底面の一部を残すことを特徴としている。
【００５６】
これにより、空洞部の底面で残った部位が突出部となるガスセンサを適切に製造することができる。
【００５７】
また、請求項４に記載の発明では、請求項２又は３の発明において、ヒータ層のパッド部（７ｃ、７ｄ）と検出電極のパッド部（７ａ、７ｂ）を形成するパッド部形成工程と、パッド部形成工程の後に、感応膜及びパッド部の上に特定ガスのみ透過するフィルター（１２）を形成するフィルター形成工程と、空洞部形成工程の後に、パッド部の上のフィルターを除去する工程とを備えることを特徴としている。
【００５８】
これにより、被検ガスの選択性が向上したガスセンサを適切に製造することができる。
また、請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発明における感応膜形成工程において、感応膜の厚さが３ｎｍ以上１２ｎｍ以下となるように感応膜を形成することを特徴とする。
このように、感応膜を薄くすることにより、被検ガスの感応膜における膜内拡散を抑制して応答速度を向上させることができる。
【００５９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００６０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図に示す実施形態について説明する。図１は本実施形態のガスセンサの上面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面の概略図である。
【００６１】
図２に示すように、基板１の上に支持膜２が形成されている。この基板１としては、例えばＳｉ等からなる半導体基板を用いている。また、支持膜２はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を層状に積層してなる。
【００６２】
また、支持膜２の上にはヒータ層としてのヒータ電極３が形成されている。ヒータ電極３は後述の感応膜５を例えば５００℃程度に温めるためのものであり、発熱し易くするためにできるだけ幅を細くして長さを長くしている。また、感応膜５を均一に温めるために感応膜５の直下全体に相当する領域にヒータ電極３を配置している。
【００６３】
具体的には、感応膜５の直下となる領域に蛇行状にヒータ電極３を配置している。また、ヒータ電極３の両端は基板１の周辺部まで伸ばされている。ここで、ヒータ電極３は、ＰｔやＡｕ等の貴金属物質、又はＲｕＯ₂やポリシリコン等で構成することができる。
【００６４】
また、ヒータ電極３及び支持膜２の上にはヒータ用電気絶縁層４が形成されている。このヒータ用電気絶縁層４はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜を組み合わせた膜である。理想的には、ヒータ電極３に対して対称になるように支持膜２とヒータ用電気絶縁層４とを構成するとよい。これは、次のような理由による。なお、対称とは、例えば支持膜２をシリコン窒化膜の上にシリコン酸化膜を積層することで構成した場合は、ヒータ用電気絶縁層４をシリコン酸化膜の上にシリコン窒化膜を積層することで構成することを示す。
【００６５】
支持膜２やヒータ用電気絶縁層４は、後述のように基板１に形成された空洞部８上に配置されて架空状態となっているため、ヒータ電極３によって支持膜２やヒータ用電気絶縁層４が温められることにより、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の熱膨張の程度の差から支持膜２やヒータ用電気絶縁層４が撓むことがある。
しかし、支持膜２とヒータ用電気絶縁層４を対称に形成すればこの撓みを抑制することができる。
【００６６】
また、ヒータ用電気絶縁層４の上面は平坦になっている。平坦にするためには、ヒータ用電気絶縁層４をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等により研磨したり、ヒータ用電気絶縁層４を形成する時に平らになるように雰囲気の圧力や温度、ガスの組成比等の条件を設定したりするとよい。また、スピンオンガラス等を用いて平坦になるようにしてもよい。
【００６７】
ヒータ用電気絶縁層４の上には、後述の感応膜５の物性値変化を検出する検出電極６ａ、６ｂが形成されている。本実施形態では、感応膜５の物性値変化として抵抗値変化を測定する。この検出電極６ａ、６ｂは一対設けられており、各々の検出電極６ａ、６ｂは櫛歯状に形成され、ガスセンサの上方から見た場合に蛇行状に配置されたヒータ電極３の間に検出電極６ａ、６ｂの櫛歯部分が配置された状態となっている。そして、各々の検出電極６ａ、６ｂの端部は基板１の周辺部に向けて延設されて、各々の検出電極６ａ、６ｂの端部において検出電極用パッド部７ａ、７ｂが形成されている。
【００６８】
この検出電極６ａ、６ｂとしては、ＰｔやＡｕ等の貴金属、ＷやＴｉ等の金属或はＡｌ（アルミニウム）等からなるものを用いることができる。また、これらの合金でも良い。また、検出電極用パッド部７ａ、７ｂとしては例えばＡｌやＡｕ等を用いることができ、後述のように検出電極用パッド部７ａ、７ｂに形成されるボンディングワイヤと密着強度のある材料を使用する。
【００６９】
また、ヒータ用電気絶縁層４の上において、検出電極６ａ、６ｂの表面を表出した状態で検出電極６ａ、６ｂの非形成領域に平坦化電気絶縁層９が形成されている。また、この平坦化電気絶縁層９の表面はヒータ用電気絶縁層４から表出した検出電極６ａ、６ｂの表面を含めて平坦化されている。
【００７０】
つまり、検出電極６ａ、６ｂの表面と平坦化電気絶縁層９の表面とが同一面上にあるように、検出電極６ａ、６ｂの周囲に平坦化電気絶縁層９が充填されている。この平坦化電気絶縁層９は、例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜等を組み合わせた膜を用いることができる。
【００７１】
また、平坦化電気絶縁層９の上に検出電極６ａ、６ｂの表面と当接して感応膜５が平坦に形成されている。この感応膜５は、被検ガスに反応して抵抗値が変化するものである。具体的には、感応膜５としては、ＳｎＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ及びＩｎ₂Ｏ₃等の酸化物半導体からなるものを用いることができる。また、感応膜５は数ｎｍ程度の厚さで成膜するとよい。具体的には、感応膜５の厚さを３ｎｍ以上１２ｎｍ以下にすると好ましい。
【００７２】
この様に感応膜５の厚さを薄くすることにより、被検ガスが感応膜５の内部に拡散すること（膜内拡散）を抑制して、被検ガスが感応膜５に拡散する時間を低減して応答速度を向上させることができる。この場合、感応膜５の厚さを、被検ガスが感応膜５に吸着することによって生ずる空乏層の厚さと同程度に設定すると、高応答となるのと同時に大きな感度を得ることができる。また、ガスの種類によっては感応膜５に不純物を添加してガスの感度をあげても良い。
【００７３】
また、ヒータ電極３における基板１の周辺部まで伸ばされた両端の上方では、ヒータ用電気絶縁層４と平坦化電気絶縁層９に開口部が形成されて電極取り出し口４ａが形成されている。また、電極取り出し口４ａにおける平坦化電気絶縁層９の表面には、ヒータ用パッド部７ｃ、７ｄが形成され、ヒータ電極３と電気的に接続されている。このヒータ用パッド部７ｃ、７ｄとしては、検出電極用パッド部７ａ、７ｂと同じ材質のものを用いることができる。
【００７４】
また、基板１のうちヒータ電極３、検出電極６ａ、６ｂ、及び感応膜５の下方には空洞部８が形成されている。この空洞部８は基板１の裏面側において開口しており、基板１の表面側において支持膜２により橋絡されている。
【００７５】
この様な空洞部８に橋絡した支持膜２に圧縮応力が加わると支持膜２が破壊されるため、この支持膜２には全体に軽い引っ張り応力を持たせてある。詳細にはシリコン酸化膜は圧縮応力を持っており、シリコン窒化膜は引っ張り応力を持っているので、これらの膜厚を調整して支持膜２全体に軽い引っ張り応力を持たせるようにしている。
【００７６】
具体的な引っ張り応力は２００℃程度加熱した時に３０ＭＰａの引張応力を有する支持膜２が破壊することがわかっているため、支持膜２に４０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下の引っ張り応力を持たせると最適である。
【００７７】
また、望ましくは、支持膜２とこの支持膜２の上に形成されている全ての部材（ヒータ電極３、ヒータ用電気絶縁層４、検出電極６ａ、６ｂ、平坦化電気絶縁層９、感応膜５）の応力の合計が、４０ＭＰａ以上１５０ＭＰａ以下の引っ張り応力となっていると更に確実に支持膜２の破壊を抑制することができる。
【００７８】
また、図示しないが、検出電極用パッド部７ａ、７ｂ及びヒータ用パッド部７ｃ、７ｄに対して、例えばボンディングワイヤを電気的に接続することにより、検出電極６ａ、６ｂ及びヒータ電極３と外部との電気的な授受を行うようにしている。この様にして、本実施形態のガスセンサが構成されている。
【００７９】
この様なガスセンサでは、ヒータ電極３を作動させて発熱させることで感応膜５を３００℃〜５００℃程度の種々の温度にし、その各々の温度における感応膜５の抵抗値変化を検出電極６ａ、６ｂにより検出する。また、各々の温度における感応膜５の抵抗値変化は被検ガスの種類と濃度に依存し、更に、被検ガスの種類によって感応膜５の抵抗値変化の温度依存性が異なる。そのため、種々の温度における感応膜５の抵抗値変化を検出することにより、被検ガスの種類と濃度を検出することができる。
【００８０】
次に、上記したガスセンサの製造方法について説明する。図３は、図２に対応する断面において製造方法を示す工程図であり、図４は図３に続く工程図である。
【００８１】
［図３（ａ）の工程］まず、基板１を用意し、基板１の上に熱酸化法やプラズマＣＶＤ法又はＬＰ−ＣＶＤ法により支持膜２を形成する。そして、支持膜２の上にヒータ電極３を形成する（ヒータ層形成工程）。具体的には、支持膜２の上にヒータ電極３を形成する膜としてのＰｔ膜を、真空蒸着機を用いて２００℃で２５０ｎｍ堆積させる。
【００８２】
この時、支持膜２とヒータ電極３との密着性を向上させるための密着層としてのＴｉ層（図示せず）を、Ｐｔ膜と支持膜２との問に５ｎｍ程度堆積させている。そして、エッチングによりパターニングすることでヒータ電極３が形成される。
【００８３】
次に、ヒータ電極３の表面をすべて覆うようにして、ヒータ電極３及び支持膜２の上に第１の電気絶縁層としてのヒータ用電気絶縁層４をＬＰ−ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法により形成する（第１の電気絶縁層形成工程）。この際、ヒータ用電気絶縁層４の表面は凸凹が有れば研磨してもよい。
【００８４】
［図３（ｂ）の工程］次に、ヒータ用電気絶縁層４の上に検出電極６ａ、６ｂを形成する（検出電極形成工程）。具体的には、まず、ヒータ用電気絶縁層４の上に、検出電極６ａ、６ｂとなる金属を真空蒸着機により堆積して金属薄膜を形成する。
【００８５】
この時、ヒータ用電気絶縁層４と検出電極６ａ、６ｂとの密着性を向上させるための密着層（図示せず）としてＴｉ、Ｃｒ及びＮｉ等を形成することにより、検出電極６ａ、６ｂの剥がれを防止することができる。そして金属薄膜をパターニングして、櫛歯状の検出電極６ａ、６ｂを形成する。
【００８６】
その後、検出電極６ａ、６ｂを覆うようにヒータ用電気絶縁層４の上に第２の電気絶縁層９ａを形成する（第２の電気絶縁層形成工程）。
【００８７】
［図３（ｃ）の工程］次に、検出電極６ａ、６ｂの表面が表出するまで第２の電気絶縁層９ａを薄肉化して平坦化する（平坦化工程）。具体的には、ＣＭＰ等により第２の電気絶縁層９ａの表面を削る。そして、検出電極６ａ、６ｂの表面が第２の電気絶縁層９ａから表出した時点で研磨を止める。その後、検出電極６ａ、６ｂ上を洗浄してさらに平らになるようにしてもよい。これにより、第２の電気絶縁層９ａが平坦化電気絶縁層９となる。
【００８８】
この時、検出電極６ａ、６ｂが直接感応膜５に当接しなければ感応膜５の抵抗値変化を検出することができないため、確実に検出電極６ａ、６ｂの表面を表出させる必要がある。
【００８９】
［図４（ａ）の工程］次に、表出した検出電極６ａ、６ｂを覆うように、平坦化した第２の電気絶縁層（平坦化電気絶縁層）９の上に感応膜５を形成し、検出電極６ａ、６ｂと感応膜５とを電気的に接続する（感応膜形成工程）。
【００９０】
具体的には、まず、感応膜５となる薄膜をスパッタや焼結等の方法を用いて成膜する。ここで、アニールを行うことにより薄膜のアモルファス層を結晶化させてもよい。また、数ｎｍ程度の薄膜を形成する場合にはＡＬＥ（原子層成長法）やイオンビームスパッタ等により成膜してもよい。そして、エッチングにより感応膜５の形状に薄膜をパターニングする。
【００９１】
その後、ヒータ用電気絶縁層４と平坦化電気絶縁層９をエッチングすることにより電極取り出し口４ａを形成する。
【００９２】
［図４（ｂ）の工程］次に、ヒータ電極３用のパッド部７ａ、７ｂと検出電極６ａ、６ｂ用のパッド部７ｃ、７ｄを形成する（パッド部形成工程）。具体的には、平坦化電気絶縁層９の上に例えばＡｕを真空蒸着機により堆積した後に、エッチングにより各々のパッド部７ａ〜ｄの形状にパターニングする。この時、検出電極６ａ、６ｂ及びヒータ電極３と各々のパッド部７ａ〜ｄとの間にＣｒからなる密着層（図示せず）を形成して、互いの密着性を向上させている。
【００９３】
なお、各々のパッド部７ａ〜ｄとしては、Ａｕ以外にもＡｌやＰｔ等を用いることができる。また、密着層はヒータ電極３とオーミックコンタクトのある材料であればよく、ＴｉやＮｉ等でも良い。
【００９４】
［図４（ｃ）の工程］基板１における感応膜形成面とは反対側の面（裏面）に、感応膜５の下方に相当する部位に開口部１１ａを有するマスク１１を形成する（マスク形成工程）。具体的には、基板１の裏面一面にシリコン酸化膜若しくはシリコン窒化膜を形成した後、エッチング等により開口部１１ａを形成することでマスク１１を形成する。
【００９５】
その後、マスク１１を介して基板１をエッチングすることによりマスク１１の開口部１１ａに対応した領域に空洞部８を形成する（空洞部形成工程）。具体的には、基板１の裏面からＴＭＡＨ溶液もしくはＫＯＨ溶液により基板１であるＳｉの異方性エッチングを行う。
【００９６】
ここで、ＴＭＡＨ溶液によってエッチングを行う際は、基板１の表面側に形成されている各々のパッド部７ａ〜ｄや感応膜５等の表面がエッチングされないように保護膜を設けると良い。または、ＴＭＡＨ溶液がこれらの表面に塗布されないように、ＴＭＡＨ溶液に浸透される部位がエッチングされる面だけになるような治具を用いると良い。この様にして、上記構成のガスセンサが完成する。
【００９７】
ところで、本実施形態では、検出電極６ａ、６ｂの周囲に平坦化電気絶縁層９を充填した形となるため、検出電極６ａ、６ｂによる凹凸を低減し、平坦化された面上に感応膜５を形成することができる。そのため、感応膜５の破断を抑制することができ、ガスセンサの信頼性を向上させることができる。
【００９８】
この際、検出電極６ａ、６ｂの表面と平坦化電気絶縁層９の表面は同一面上にあると望ましいが、多少の段差があっても良く、平坦化電気絶縁層９から表出した検出電極６ａ、６ｂの表面及び平坦化電気絶縁層９のうち感応膜５と当接する表面の両表面において、この両表面の凹凸の最大段差が感応膜５の膜厚よりも小さければ感応膜５の破断を抑制することができる。つまり、感応膜５と当接する面における凹凸の最大段差が感応膜５の膜厚よりも小さくなっていれば良い。
【００９９】
また、検出電極６ａ、６ｂの表面を表出した状態で平坦化電気絶縁層９で平坦化する際に、検出電極６ａ、６ｂを第２の電気絶縁層９ａで覆った後、この第２の電気絶縁層９ａを研磨することで検出電極６ａ、６ｂを表出させているため、適切に検出電極６ａ、６ｂを表出させることができると共に感応膜５が当接する面を平坦化することができる。
【０１００】
また、基板１に空洞部８を設けているため、基板１への放熱を抑制することができる。そのため、感応膜５を容易に高温にすることができると共に消費電力を低減することができる。
【０１０１】
（第２実施形態）
本実施形態は第１実施形態と比較して、検出電極６ａ、６ｂをヒータ電極３と同一面上に形成している点が異なる。本実施形態のガスセンサの上面図は図１と同じであるため省略し、図５に図１のＡ−Ａ断面に相当する部位における本実施形態のガスセンサの概略図を示す。以下、主として第１実施形態と異なる部分について説明し、図５中図２と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【０１０２】
図５に示すように、支持膜２の上にヒータ電極３が形成されており、このヒータ電極３の同一面上に検出電極６ａ、６ｂが形成されている。また、蛇行状のヒータ電極３と櫛歯状の検出電極６ａ、６ｂは交互に所定の間隔をもって配置されており、ヒータ電極３と検出電極６ａ、６ｂは電気的に絶縁されている。また、検出電極６ａ、６ｂの方がヒータ電極３よりも膜厚が厚くなっている。
【０１０３】
また、支持膜２及びヒータ電極３の上には平坦化電気絶縁層９が形成されており、この平坦化電気絶縁層９はヒータ電極３を覆いつつ、検出電極６ａ、６ｂの表面を表出した状態で表面が検出電極６ａ、６ｂの表面を含めて平坦化されている。
【０１０４】
つまり、検出電極６ａ、６ｂの表面と平坦化電気絶縁層９の表面とが略同一面上になるように検出電極６ａ、６ｂの周囲が充填されて、検出電極６ａ、６ｂの凹凸が平坦化電気絶縁層９により平坦化されている。
【０１０５】
また、検出電極６ａ、６ｂの端部では、平坦化電気絶縁層９から表出した検出電極６ａ、６ｂの表面の端部と電気的に接続されるように、平坦化電気絶縁層９の表面において線形状の配線６ｃが形成されている。そして、この配線６ｃのうちの検出電極６ａ、６ｂとは反対側の端部が検出電極用パッド部と電気的に接続されている。
【０１０６】
つまり、上面図において検出電極６ａ、６ｂとヒータ電極３とが交差するように見える部分では、ヒータ電極３の上に検出電極６ａ、６ｂが離れて位置しており、両者の間は平坦化電気絶縁層９により電気的に絶縁されている。
【０１０７】
この様にヒータ電極３と検出電極６ａ、６ｂを同一面上に形成しているため、第１実施形態で形成されていたヒータ用電気絶縁層４が形成されていない構成となっている。
【０１０８】
また、感応膜５の上には特定ガスのみ透過するフィルター１２が形成されている。これにより、特定ガスの選択性を向上させることができる。この場合、例えば、水素の選択性を向上させるためにはフィルター１２としてシリコン酸化膜を形成すれば良い。何故なら、シリコン酸化膜は分子サイズの小さい水素は透過するが、それよりも分子サイズの大きな分子は透過しないため、水素ガスのみ感応膜５に達して検出することができるためである。
【０１０９】
次に、本実施形態のガスセンサの製造方法を説明する。図６は図５と同一断面において示す工程図であり、図７は図６に続く工程図である。なお、製造方法も主として第１実施形態と異なる部分について説明する。
【０１１０】
［図６（ａ）の工程］基板１の上に支持膜２を形成した後、支持膜２上にヒータ電極３と検出電極６ａ、６ｂとを高さを変えて同時に形成する（ヒータ層検出電極形成工程）。具体的には、まず、ヒータ電極３及び検出電極６ａ、６ｂと支持膜２とを密着させるための密着層であるＴｉ層（図示せず）を支持膜２上に堆積した後、最終的にヒータ電極３及び検出電極６ａ、６ｂとなる金属薄膜としてのＰｔ膜を真空蒸着機により堆積させる。そして、エッチング等によりＰｔ膜をヒータ電極３及び検出電極６ａ、６ｂの形状にパターニングする。
【０１１１】
このヒータ層検出電極形成工程について詳細に説明する。図８は図６と同一断面においてヒータ層検出電極形成工程を詳細に示す工程図である。
【０１１２】
まず、図８（ａ）に示すように、支持膜２の上にＰｔ膜２１を２５０ｎｍ以上堆積させる。次に、図８（ｂ）に示すように、ポジ型のフォトレジスト２２をＰｔ膜２１の上にスピンコート等により塗布する。そして、ヒータ電極３のパターン２３ｂと検出電極６ａ、６ｂのパターン２３ａが形成されたフォトマスク２３を用いてフォトレジスト２２を現像する。
【０１１３】
これにより、図８（ｃ）に示すように、フォトレジスト２２においてヒータ電極３に対応する部位２２ｂの厚さが検出電極６ａ、６ｂに対応する部位２２ａの厚さよりも薄くなる。ここで、この様に、一回の現像で厚さの異なるパターンをフォトレジスト２２に形成する方法について説明する。
【０１１４】
図９はフォトマスク２３の上面図である。また、図１０（ａ）は図９における部位Ｃの拡大図であって、（ｂ）は（ａ）に示すフォトマスク２３を用いて光を照射した場合のフォトレジスト２２の各部位における光の透過量を示し、（ｃ）はフォトレジスト２２に光を照射して現像した後のフォトレジスト２２の形状を示す。
【０１１５】
図９に示すように、フォトマスク２３のうち検出電極６ａ、６ｂに対応する部位では、Ｃｒ等により完全に遮光されるようなパターン（以下、このパターンを遮光パターンという）２３ａが形成されており、ヒータ電極３に対応する部位では、露光装置の解像度以下の微細なパターン（以下、このパターンを微細パターンという）２３ｂが形成されている。
【０１１６】
この微細パターン２３ｂは、図１０（ａ）に示すように、例えば、光が透過する微小な矩形の窓が多数形成されており、これらの窓が所定の密度で分布されて形成されている。この矩形の窓の大きさはこのフォトマスク２３を使って露光する露光装置の解像度以下の寸法になっている。例えば、使用する露光装置が１０対１の縮小露光装置で、その解像度が１ミクロンである場合、この矩形の窓の一辺の大きさは１０倍のレチクルサイズで１ミクロン以下が適当である。
【０１１７】
また、フォトレジストにおけるその他の部位は完全に光を透過するようになっている。
【０１１８】
そして、このフォトマスク２３を介してフォトレジスト２２に光を照射すると、図１０（ｂ）に示すように、遮光パターン２３ａに対応する部位では光の透過量は０％となり、パターンが形成されていない部位では光の透過量は１００％となり、微細パターン２３ｂに対応する部位では光の透過量は０％と１００％の間になる。なお、この微細パターン２３ｂに対応する部位における光の透過量は矩形の窓の密度によって変えることができる。
【０１１９】
その後、この様に光を照射したフォトレジスト２２を現像すると、図１０（ｃ）に示すように、遮光パターン２３ａに対応する部位２２ａではフォトレジストが完全に残り、微細パターン２３ｂに対応する部位２２ｂではフォトレジストの膜厚が減少し、その他の部位２２ｃではフォトレジストが完全に除去される。従って、フォトレジストが図８（ｃ）に示す状態になる。
【０１２０】
そして、この様に厚さの異なるパターンに形成されたフォトレジスト２２を用いてＰｔ膜をエッチングする。この際、ドライエッチングを行い、エッチングガスとしては、金属エッチング用ガスであるＡｒガス若しくはＣＦ₄ガスに、フォトレジスト２２をエッチングするためのＯ₂ガスを加えたものを用いると望ましい。
【０１２１】
また、Ａｒガス若しくはＣＦ₄ガスによるＰｔ膜のエッチングレートと、Ｏ₂によるフォトレジスト２２のエッチングレートが等しくなるように、各々のガスの流量や圧力を設定すると、パターニングされたフォトレジスト２２の形状がそのままＰｔ膜２１に移される。その結果、図８（ｄ）に示す様に、ヒータ電極３の厚さを検出電極６ａ、６ｂの厚さよりも小さくすることができる。
【０１２２】
［図６（ｂ）の工程］次に、ヒータ電極３及び検出電極６ａ、６ｂを覆うように支持膜２の上に電気絶縁層９ｂを形成する（電気絶縁層形成工程）。
【０１２３】
［図６（ｃ）の工程］そして、検出電極６ａ、６ｂの表面が表出するまで電気絶縁層９ｂを薄肉化する。具体的には、上記第１実施形態における［図３（ｃ）の工程］において、第２の電気絶縁層９ａを薄膜化した方法と同様に平坦化工程を行う。この結果、電気絶縁層９ｂが平坦化電気絶縁層９となる。
【０１２４】
［図７（ａ）の工程］感応膜形成工程を行い、電極取り出し口４ａを形成する。
【０１２５】
［図７（ｂ）の工程］パッド部形成工程を行った後、感応膜５及び各々のパッド部７ａ〜ｄの上を含む平坦化電気絶縁層９の上にフィルター１２としてのシリコン酸化膜を形成する（フィルター形成工程）。
【０１２６】
［図７（ｃ）の工程］空洞部形成工程を行った後、各々のパッド部７ａ〜ｄ上のフィルター１２をエッチング等によって除去する。そして、各々のパッド部７ａ〜ｄと外部とをボンディングワイヤ等により電気的に接続する。このようにして、本実施形態のガスセンサが完成する。
【０１２７】
ところで、本実施形態のガスセンサでも感応膜５を平坦な面に形成することができるため、感応膜５の破断を抑制することができ、ガスセンサの信頼性を向上させることができる。
【０１２８】
また、ヒータ電極３と検出電極６ａ、６ｂを同一面上に形成しているため、ヒータ電極３と検出電極６ａ、６ｂとの間に電気絶縁層を設ける必要がない。また、厚さの異なるヒータ電極３と検出電極６ａ、６ｂを同時に形成することができるため、一回の露光や現像でヒータ電極３と検出電極６ａ、６ｂを形成することができる。従って、本実施形態では製造工程数を低減することができる。
【０１２９】
また、フィルター形成工程を行って感応膜５、配線６ｃおよび各々のパッド部７ａ〜ｄをフィルター１２で覆った後、空洞部形成工程を行っているため、空洞部形成工程におけるＴＭＡＨ溶液などのエッチング液から感応膜５、配線６ｃおよび各々のパッド部７ａ〜ｄを保護することができる。
【０１３０】
また、フィルター１２を形成することにより、感応膜５及び検出電極６ａ、６ｂの上にも酸化膜等のフィルター１２を形成することができる。そのため、周辺の雰囲気に存在する雑ガスによる感応膜５や検出電極６ａ、６ｂの劣化を防ぐことができ、ゴミ等が感応膜５や検出電極６ａ、６ｂに付着することを防止できる。
【０１３１】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１及び第２実施形態と比較して、検出電極６ａ、６ｂを感応膜５の上に形成しており、ヒータ電極３を感応膜５の直下を避けて形成している点が異なる。図１１は、本実施形態のガスセンサの上面図であり、図１２は図１１におけるＤ−Ｄ断面の概略図である。以下、主として第１及び第２実施形態と異なる部分について説明し、図１１、１２中、図１、２と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。
【０１３２】
図１２に示すように、支持膜２の上にヒータ電極３が形成されている。このヒータ電極３は感応膜５の直下を避けて形成されており、図１に示すように、感応膜５の周囲を囲む部位に形成されている。具体的には、ヒータ電極３は枠形状（リング形状）になっている。
【０１３３】
また、基板１の表面における空洞部８の外周と感応膜５の外周との間にヒータ電極３が配置されている。また、感応膜５の上方から見た場合、基板１の表面における空洞部８の外周、ヒータ電極３の外周及び感応膜５の外周が、互いに相似形状になっている。
【０１３４】
そして、例えば、ヒータ電極３の外周で囲まれた面積が、基板１の表面における空洞部８の外周で囲まれた面積の８０％程度になり、感応膜５の外周により囲まれた面積がヒータ電極３の外周で囲まれた面積の８０％程度になるように、空洞部８とヒータ電極３と感応膜５とが配置されている。
【０１３５】
また、支持膜２及びヒータ電極３の上には電気絶縁層３１が形成されている。
また、電気絶縁層３１の上のうちヒータ電極３に囲まれる部位、つまりヒータ電極３の直上を避けた部位に感応膜５が平坦に形成されている。
【０１３６】
また、感応膜５の上に検出電極６ａ、６ｂが形成されている。また、電気絶縁層３１の上にヒータ用パッド部７ｃ、７ｄと検出電極用パッド部７ａ、７ｂが形成されている。また、電気絶縁層３１、感応膜５、検出電極６ａ、６ｂおよび各々のパッド部７ａ〜ｄの上にフィルター１２が形成されている。そして、各々のパッド部７ａ〜ｄの上においてフィルター１２が開口されている。
【０１３７】
次に、本実施形態のガスセンサの製造方法を説明する。図１３は図１２と同一断面において示す工程図であり、図１４は図１３に続く工程図である。なお、製造方法も主として第１及び第２実施形態と異なる部分について説明する。
【０１３８】
［図１３（ａ）の工程］まず、基板１の上に支持膜２を形成する。その後、ヒータ層形成工程を行う。
【０１３９】
［図１３（ｂ）の工程］ヒータ電極３の上に電気絶縁層３１を形成する電気絶縁層形成工程を行う。
【０１４０】
［図１３（ｃ）の工程］感応膜形成工程を行う。また、電極取り出し口４ａを形成する。
【０１４１】
［図１４（ａ）の工程］検出電極形成工程を行う。この時、パッド部形成工程も同時に行う。つまり、電気絶縁層３１と感応膜５の上にＡｕ膜を真空蒸着機により堆積した後、エッチングによりＡｕ膜を検出電極６ａ、６ｂと各々のパッド部７ａ〜ｄの形状にパターニングする。
【０１４２】
この際、検出電極６ａ、６ｂと感応膜５との間に密着層（図示せず）としてのＣｒを堆積させている。
【０１４３】
［図１４（ｂ）の工程］フィルター形成工程を行う。また、マスク形成工程を行う。
【０１４４】
［図１４（ｃ）の工程］空洞部形成工程を行う。その後、各々のパッド部７ａ〜ｄにおけるフィルター１２を除去する。この様にして、本実施形態のガスセンサが完成する。
【０１４５】
ところで、本実施形態では、感応膜５の上に検出電極６ａ、６ｂが形成されており、感応膜５の直下を避けてヒータ電極３が形成されているため、凹凸が形成されていない平坦な面に感応膜５を形成することができる。従って、感応膜５の破断を抑制することができ、信頼性を向上させることができるガスセンサを提供することができる。
【０１４６】
特に、感応膜５の厚さが検出電極６ａ、６ｂの厚さよりも薄い場合は、本実施形態のように感応膜５の上に検出電極６ａ、６ｂを設けると有利である。これは、仮に感応膜５の下に検出電極６ａ、６ｂを形成すると、感応膜５は検出電極６ａ、６ｂの段差により断切れする可能性が高いためである。
【０１４７】
また、空洞部８の外周と感応膜５の外周との間にヒータ電極３を設けているため、ヒータ電極３を感応膜５の直下に配置せずに感応膜５を周囲から温める（加熱）ことができる。また、ヒータ電極３を空洞部８上に形成することができるため、ヒータ電極３から発熱した熱が基板１に逃げることを抑制することができる。
【０１４８】
また、一般に、感応膜５における等温線は、空洞部８、ヒータ電極３及び感応膜５の形状に依存する。従って、本実施形態のように、空洞部８、ヒータ電極３及び感応膜５の外周を相似形状にすることにより、空洞部８上の支持膜２や感応膜５における等温線を同心形状にすることができるため、感応膜５の温度制御を容易に行うことができる。
【０１４９】
（他の実施形態）
以下、上記第１〜第３実施形態の変形例について説明する。まず、上記第１及び第２実施形態に係る変形例について説明する。
【０１５０】
（第１変形例）
ヒータ電極３を感応膜５の直下に配置して感応膜５を全体的に加熱するだけでなく、図１５のガスセンサの上面図に示すように、支持膜２上にて空洞部８の全体に蛇行状に配置しても良い。
【０１５１】
この様に、感応膜５の周囲も加熱できる構成にすることにより、感応膜５からの放熱を減少させることができる。また、空洞部８の上の膜の全てを均一に加熱することができるため、感応膜５における温度分布の偏りが小さくなり、検出感度を一定にすることができる。
【０１５２】
（第２変形例）
図１６のガスセンサの上面図に示すように、ヒータ電極３のうち感応膜５の直下に位置する部位において線幅を太くしても良い。これにより、ヒータ電極３の急激な発熱を抑えることで感応膜５の温度制御を容易に行うことができる。また、感応膜５の直下以外の部位ではヒータ電極３の線幅を小さくして、感応膜５の直下部分よりも周囲部における発熱量を増加させても良い。これにより、感応膜５の周囲からの放熱を抑制することができる。これらにより、感応膜５の温度の均一性を向上させることができる。
【０１５３】
次に、上記第３実施形態に係る変形例について説明する。
【０１５４】
（第３変形例）
図１７のガスセンサの上面図と、図１７におけるＥ−Ｅ断面を示す図１８に示すように、ヒータ電極３と同一面上のヒータ電極３の内側に温度制御膜４１を形成しても良い。この温度制御膜４１はヒータ電極３の温度の伝搬を容易にするためのものである。
【０１５５】
また、図１７に示すように、感応膜５の上方から見た際に、この温度制御膜４１の外周がヒータ電極３の内周と感応膜５の外周との間に配置されている。そして、温度制御膜４１は感応膜５を形成する面に凹凸が形成されない様にするために、厚さが均一である平坦化膜となっている。つまり、温度制御膜４１は感応膜５よりも大きくヒータ電極３よりも小さいベタ膜となっている。
【０１５６】
なお、この温度制御膜４１としてはヒータ電極３と同じ材料を用いることができる。そして、温度制御膜４１は、ヒータ層形成工程においてパターンを変えることにより、ヒータ電極３と同時に形成することができる。
【０１５７】
この様に温度制御膜４１を設けることにより、感応膜５の温度の均一性を高めることができる。その結果、感度を向上させることができる。また、温度制御膜４１が感応膜５よりも大きいため感応膜５は平坦な面に形成することができ、感応膜５の破断を抑制すると同時に感応膜５の温度の均一性を高めることができる。
【０１５８】
（第４変形例）
図１９や図２０のガスセンサの上面図に示すように、ヒータ電極３のコーナー部を面取りしても良い。また、感応膜５のコーナー部を面取りしても良い。また、第３変形例における温度制御膜４１のコーナー部を面取りしてもよい。
【０１５９】
一般に、ヒータ電極３の発熱による基板１の上の面方向の等温線は角を持たずに角が丸まった形状になるのが通常である。そのため、ヒータ電極３や感応膜５または温度制御膜４１のコーナー部を面取りすれば、この等温線の形状にヒータ電極３や感応膜５又は温度制御膜４１の形状を合わせることができるため温度制御し易くなる。また、感応膜５の温度分布の偏りを低減することができる。
【０１６０】
（第５変形例）
図２１や図２２のガスセンサの上面図に示すように、ヒータ電極３や感応膜５又は温度制御膜４１のコーナー部を丸めて楕円形状にしても良い。これにより、第４変形例よりも更に感応膜５の温度分布の偏りを低減することができる。
【０１６１】
（第６変形例）
図２３のガスセンサの上面図に示すように、感応膜５をリング形状にしても良い。一般に、感応膜５にはヒータ電極３との距離によって温度分布が形成される。そのため、感応膜５をリング形状にすることでヒータ電極３から離れた感応膜５をなくして、ヒータ電極３から一定の距離に感応膜５を配置することができ、感応膜５の温度分布の偏りを小さくすることができる。
【０１６２】
（第７変形例）
また、例えば、図２４のガスセンサの概略断面図に示すように、フィルター１２から検出電極６ａ、６ｂを露出させても良い。但し、感応膜５と検出電極６ａ、６ｂとは電気的に接続しなければならないため、例えば、フィルター１２にコンタクトホールを形成して検出電極６ａ、６ｂとの電気的な接続を確保する。
【０１６３】
次に、上記各実施形態に係る変形例について説明する。
【０１６４】
（第８変形例）
図２５のガスセンサの上面図、及び、図２５におけるＦ−Ｆ断面の概略図である図２６に示すように、支持膜２における空洞部８側に突出部５１を形成してもよい。この突出部５１はヒータ電極３により温められた感応膜５の温度を均一にするために、温度の上がりやすい部位に設けられている。
【０１６５】
具体的には、この突出部５１は、感応膜５の上方から見た際に、感応膜５と相似形状で感応膜５の中央部に配置されており、感応膜５の外周に囲まれている面積の１０〜５０％程度の領域において、突出部５１が設けられていると好ましい。そして、この突出部５１は、例えば基板１を残すことにより形成することができる。
【０１６６】
これにより、温度の上がりやすい部位の熱が突出部５１に放熱され、突出部５１の直上の感応膜５の温度が低下する。従って、感応膜５の温度分布の偏りを低減して、感応膜５の温度制御を更に容易に行うことができる。
【０１６７】
この様な突出部５１を形成する際は、マスク形成工程において、開口部１１ａのうち突出部５１を形成する予定の部位（所望の部位）がマスクされた形状のマスク１１を形成する。つまり、マスク形成工程に対応した概略断面図である図２７（図４（ｃ）や図１４（ｂ）に対応している）に示すように、基板１の裏面における突出部５１に対応する部位である感応膜５の下方にもマスク１１ｂを形成し、空洞部８を形成するための開口部１１ａを一部覆うようにする。
【０１６８】
そして、空洞部形成工程において、上記各実施形態と同様にこのマスク１１を介して基板１をエッチングすることにより空洞部８を形成すると共に空洞部８の底面の一部を残して突出部５１を形成することができる。
【０１６９】
このように、突出部５１はＳｉ（基板）の異方性エッチングのエッチング残りで形成することができるため、マスク１１を追加したり工程を追加したりすること無しに突出部５１を形成することができる。
【０１７０】
（第９変形例）
また、図２８のガスセンサの概略断面図に示すように、アルミナ基板やサファイヤ基板等の電気絶縁性の基板１を用いた場合は、支持膜２を形成しなくても基板１の上に直接ヒータ電極３や温度制御膜４１等を形成すればよい。この様な電気絶縁性の基板は熱絶縁性が大きいものが多いことから、この場合はヒータ電極３から熱が逃げにくいため空洞部８を形成しなくてもよい。
【０１７１】
（第１０変形例）
上記第９変形例において、更に室温でガスが感応するような場合には、ヒータ電極３も設けなくてもよい。つまり、図２９のガスセンサの概略断面図に示すように、室温にて被検ガスを検出可能なガスセンサでは、電気絶縁性の基板１の上に室温で被検ガスが感応する感応膜５が形成され、感応膜５の上に検出電極６ａ、６ｂが形成されていれば良い。
【０１７２】
この様に室温にて被検ガスを検出するガスセンサの場合、基板上の凹凸の無い面に感応膜５を形成することができるため、感応膜５の破断を抑制することができる。ここで、室温にて被検ガスを検出するとは、ヒータ電極３により感応膜５を加熱することなく被検ガスを検出することができることを示している。
【０１７３】
なお、上記各変形例は各実施形態に対して、複数種類適用することができる。
【０１７４】
また、感応膜５の物性値変化としては電気抵抗値変化を検出するものについて記述したが、その他、誘電率変化、静電気容量変化、重量変化等を検出してもよい。
【０１７５】
また、空洞部８を形成するためのエッチングは、空洞部８が形成できればＴＭＡＨ溶液による異方性エッチング以外の方法を用いても良い。特に、第４変形例や第５変形例のようにヒータ電極３や感応膜５のコーナー部を面取りしたり丸めたりして、これらと相似形状の空洞部８を形成する際は、面方位を利用した異方性エッチングは行わない様にするとよい。
【０１７６】
また、第１実施形態では最低限、平坦化電気絶縁層９の表面を平坦化すれば良いが、ヒータ用電気絶縁層４の表面も研磨等により平坦化し、その上に検出電極６ａ、６ｂと平坦化電気絶縁層９を形成してもよい。
【０１７７】
また、第１及び第２実施形態における平坦化工程において、研磨等のみで平坦化工程を終了するのではなく、研磨等を行った後、化学的に研磨（平坦化）してもよい。また、研磨せずに平坦化しても良い。また、検出電極６ａ、６ｂの表面の自然酸化膜や窒化膜も除去するとよく、例えば、フッ酸やリン酸を用いてこれらの除去を行うことができる。
【０１７８】
また、上記第１実施形態ではフィルターを形成していないが、上記第２及び第３実施形態のようにフィルター１２を形成しても良い。また、上記第２及び第３実施形態ではフィルター１２を形成しているが、感応膜５が特定ガスに対して選択性を持っていれば、フィルター１２を形成しなくても良い。感応膜５に選択性を持たせるためには、特定ガス種に反応する不純物を感応膜５に付加したりすれば良い。
【０１７９】
また、上記各実施形態に示すように、支持膜２が露出した空洞部８を形成するのではなく、空洞部８の底部において基板１が薄肉状に残っているような空洞部８を形成してもよい。この場合、支持膜２を形成しなくても、この残った薄肉状の基板１を支持膜２の代わりとして用いることができる。
【０１８０】
また、ガスセンサとしては、臭いセンサや湿度センサも含めるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るガスセンサの上面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面の概略図である。
【図３】第１実施形態に係るガスセンサの製造方法を示す工程図である。
【図４】図３に続く製造方法を示す工程図である。
【図５】第２実施形態に係るガスセンサの概略断面図である。
【図６】第２実施形態に係るガスセンサの製造方法を示す工程図である。
【図７】図６に続く製造方法を示す工程図である。
【図８】第２実施形態に係るガスセンサの製造工程におけるヒータ層形成工程を詳細に示す工程図である。
【図９】第２実施形態に係るガスセンサの製造方法で用いるフォトレジストの上面図である。
【図１０】第２実施形態に係るガスセンサの製造方法においてフォトレジストの膜厚を変える方法について説明する図である。
【図１１】第３実施形態に係るガスセンサの上面図である。
【図１２】図１１におけるＤ−Ｄ断面の概略図である。
【図１３】第３実施形態に係るガスセンサの製造方法を示す工程図である。
【図１４】図１３に続く製造方法を示す工程図である。
【図１５】他の実施形態の第１変形例に係るガスセンサの上面図である。
【図１６】他の実施形態の第２変形例に係るガスセンサの上面図である。
【図１７】他の実施形態の第３変形例に係るガスセンサの上面図である。
【図１８】図１７におけるＥ−Ｅ断面の概略図である。
【図１９】他の実施形態の第４変形例に係るガスセンサの上面図である。
【図２０】他の実施形態の第４変形例に係る他のガスセンサの上面図である。
【図２１】他の実施形態の第５変形例に係るガスセンサの上面図である。
【図２２】他の実施形態の第５変形例に係る他のガスセンサの上面図である。
【図２３】他の実施形態の第６変形例に係るガスセンサの上面図である。
【図２４】他の実施形態の第７変形例に係るガスセンサの概略断面図である。
【図２５】他の実施形態の第８変形例に係るガスセンサの上面図である。
【図２６】図２５におけるＦ−Ｆ断面の概略図である。
【図２７】他の実施形態の第８変形例に係るガスセンサ製造方法に関する概略断面図である。
【図２８】他の実施形態の第９変形例に係るガスセンサの概略断面図である。
【図２９】他の実施形態の第１０変形例に係るガスセンサの概略断面図である。
【図３０】従来のガスセンサの概略断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…支持膜、３…ヒータ電極、４…ヒータ用電気絶縁層、
５…感応膜、６ａ、６ｂ…検出電極、７ａ、７ｂ…検出電極用パッド部、
７ｃ、７ｄ…ヒータ用パッド部、８…空洞部、９…平坦化電気絶縁層、
１１…マスク、１１ａ…マスクの開口部、１２…フィルター、２１…金属薄膜、
２２…フォトレジスト、２３…フォトマスク、３１…電気絶縁層、
４１…温度制御膜、５１…突出部。

Claims

基板（１）の上にヒータ層（３）を形成するヒータ層形成工程と、
前記ヒータ層及び前記基板の上に第１の電気絶縁層（４）を形成する第１の電気絶縁層形成工程と、
前記第１の電気絶縁層の上に検出電極（６ａ、６ｂ）を形成する検出電極形成工程と、
前記検出電極を覆うように前記第１の電気絶縁層の上に第２の電気絶縁層（９ａ）を形成する第２の電気絶縁層形成工程と、
前記第２の電気絶縁層を前記検出電極の表面が表出するまで薄肉化して平坦化する平坦化工程と、
前記表出した検出電極を覆うように、前記平坦化した第２の電気絶縁層の上に被検ガスに反応して物性値が変化する感応膜（５）を形成し、前記検出電極と前記感応膜とを電気的に接続する感応膜形成工程とを備えることを特徴とするガスセンサの製造方法。
前記基板と前記ヒータ層との間に支持膜（２）を形成する工程と、
前記基板における感応膜形成面とは反対側の面に、前記感応膜の下方に相当する部位に開口部（１１ａ）を有するマスク（１１）を形成するマスク形成工程と、
前記基板を前記マスクを介してエッチングすることにより、前記開口部に対応した領域に空洞部（８）を形成する空洞部形成工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載のガスセンサの製造方法。
前記マスク形成工程において、前記開口部のうち所望の部位（１１ｂ）がマスクされた形状の前記マスクを形成し、
前記空洞部形成工程において、前記基板を前記マスクを介してエッチングすることにより前記空洞部を形成すると共に前記空洞部の底面の一部を残すことを特徴とする請求項２に記載のガスセンサの製造方法。
前記ヒータ層のパッド部（７ｃ、７ｄ）と前記検出電極のパッド部（７ａ、７ｂ）を形成するパッド部形成工程と、
前記パッド部形成工程の後に、前記感応膜及び前記パッド部の上に特定ガスのみ透過するフィルター（１２）を形成するフィルター形成工程と、
前記空洞部形成工程の後に、前記パッド部の上の前記フィルターを除去する工程とを備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のガスセンサの製造方法。
前記感応膜形成工程において、前記感応膜の厚さが３ｎｍ以上１２ｎｍ以下となるように前記感応膜を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のガスセンサの製造方法。